【手続補正書】
【提出日】平成17年12月27日(2005.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  白色光を放射する光源と、
前記光源の放射光を集めて略単一の光束を形成する集光手段と、
前記集光手段によって形成された光束を用いて矩形の照明スポットを形成する第１照明系と、
前記照明スポット近傍に配置されて前記白色光を赤、青、緑の各色光に順次切り替える円形状の回転型色フィルタと、
赤、青、緑の各色原画像を時系列的に切替えて表示することに用いる空間光変調素子と、
前記回転型色フィルタを通過した光を集光して前記空間光変調素子を照明する照明光を形成する第２照明系と、を備えた画像表示装置であって、
前記第１照明系は、前記回転型色フィルタを通過する光線群の主光線を略光軸に平行に進行させる補助レンズを備え、前記空間光変調素子の表示領域のアスペクト比に略等しいアスペクト比を有する前記照明スポットを形成し、
前記第２照明系は、前記回転型色フィルタを通過した光線群を収束させる入力部収束レンズを備え、前記回転型色フィルタによって形成される赤、青、緑の各色光の出力と前記空間光変調素子の表示とを同期させて、前記照明スポットと前記空間光変調素子とを略共役の関係とさせ、
前記照明スポットの短辺方向と、前記回転型色フィルタの円周方向とを略一致させ、
前記補助レンズと前記入力部収束レンズとを前記回転型色フィルタの前後に配置させた、
ことを特徴とする、画像表示装置。
【請求項２】  請求項１に記載の画像表示装置において、
前記第１照明系は、前記照明スポットを光学インテグレータ素子で形成する、
ことを特徴とする、画像表示装置。
【請求項３】  請求項２に記載の画像表示装置において、
前記第１照明系は、前記光学インテグレータ素子が、複数のレンズを二次元状に配列してなる、第１レンズアレイと第２レンズアレイとで構成され、
前記第１レンズアレイは、前記集光手段から出射する光束を複数の部分光束に分割すると共に、前記部分光束を前記第１レンズアレイに対応する前記第２レンズアレイの開口近傍に収斂させ、
前記第２レンズアレイは、対応する前記第１レンズアレイから出射する前記複数の部分光束を回転型色フィルタの近傍に導くと共にこれらを重畳させて照明スポットを形成する、
ことを特徴とする、画像表示装置。
【請求項４】  請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
前記第１照明系は、前記照明スポットを形成する射出瞳の近傍に前記光源の実像を形成すると共に、前記射出瞳の近傍に開口絞りを備えた、
ことを特徴とする、画像表示装置。
【請求項５】  請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
前記第２照明系は、
前記回転型色フィルタ近傍に配置される入力部収束レンズと、
前記空間光変調素子近傍に配置される出力部収束レンズと、
前記入力部収束レンズと前記出力部収束レンズの間の光路に配置される中央部収束レンズと、を備え、
前記入力部収束レンズは前記入力部収束レンズに入射する光を前記中央部収束レンズの開口中心近傍に収斂させ、
前記中央部収束レンズは前記入力部収束レンズの主平面近傍の物体の実像を前記出力部収束レンズの主平面近傍に形成し、
前記出力部収束レンズは前記中央部収束レンズから出射する光を前記空間光変調素子に有効に導く、
ことを特徴とする、画像表示装置。
【請求項６】  請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像表示装置を用いた投写型画像表示装置であって、
前記空間光変調素子上に表示される光学像を投影する投写レンズを備えた、
ことを特徴とする、投写型画像表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明の請求項１に記載の画像表示装置では、白色光を放射する光源と、前記光源の放射光を集めて略単一の光束を形成する集光手段と、前記集光手段によって形成された光束を用いて矩形の照明スポットを形成する第１照明系と、前記照明スポット近傍に配置されて前記白色光を赤、青、緑の各色光に順次切り替える円形状の回転型色フィルタと、赤、青、緑の各色原画像を時系列的に切替えて表示することに用いる空間光変調素子と、前記回転型色フィルタを通過した光を集光して前記空間光変調素子を照明する照明光を形成する第２照明系と、を備えた画像表示装置であって、前記第１照明系は、前記回転型色フィルタを通過する光線群の主光線を略光軸に平行に進行させる補助レンズを備え、前記空間光変調素子の表示領域のアスペクト比に略等しいアスペクト比を有する前記照明スポットを形成し、前記第２照明系は、前記回転型色フィルタを通過した光線群を収束させる入力部収束レンズを備え、前記回転型色フィルタによって形成される赤、青、緑の各色光の出力と前記空間光変調素子の表示とを同期させて、前記照明スポットと前記空間光変調素子とを略共役の関係とさせ、前記照明スポットの短辺方向と、前記回転型色フィルタの円周方向（接線方向）とを略一致させ、前記補助レンズと前記入力部収束レンズとを前記回転型色フィルタの前後に配置させた、ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明の請求項２に記載の画像表示装置では、請求項１に記載の画像表示装置において、前記第１照明系は、前記照明スポットを光学インテグレータ素子で形成する、ことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
本発明の請求項３に記載の画像表示装置では、請求項２に記載の画像表示装置において、前記第１照明系は、前記光学インテグレータ素子が、複数のレンズを二次元状に配列してなる、第１レンズアレイと第２レンズアレイとで構成され、前記第１レンズアレイは、前記集光手段から出射する光束を複数の部分光束に分割すると共に、前記部分光束を前記第１レンズアレイに対応する前記第２レンズアレイの開口近傍に収斂させ、前記第２レンズアレイは、対応する前記第１レンズアレイから出射する前記複数の部分光束を回転型色フィルタの近傍に導くと共にこれらを重畳させて照明スポットを形成する、ことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明の請求項４に記載の画像表示装置では、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像表示装置において、前記第１照明系は、前記照明スポットを形成する射出瞳の近傍に前記光源の実像を形成すると共に、前記射出瞳の近傍に開口絞りを備えた、ことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明の請求項５に記載の画像表示装置では、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載した画像表示装置において、前記第２照明系は、前記回転型色フィルタ近傍に配置される入力部収束レンズと、前記空間光変調素子近傍に配置される出力部収束レンズと、前記入力部収束レンズと前記出力部収束レンズの間の光路に配置される中央部収束レンズと、を備え、前記入力部収束レンズは前記入力部収束レンズに入射する光を前記中央部収束レンズの開口中心近傍に収斂させ、前記中央部収束レンズは前記入力部収束レンズの主平面近傍の物体の実像を前記出力部収束レンズの主平面近傍に形成し、前記出力部収束レンズは前記中央部収束レンズから出射する光を前記空間光変調素子に有効に導く、ことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
本発明の請求項６に記載の投写型画像表示装置では、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の画像表示装置を用いた投写型画像表示装置であって、前記空間光変調素子上に表示される光学像を投影する投写レンズを備えた、ことを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
（実施の形態１）
まず、本発明の請求項１及び請求項５に対応する画像表示装置を第１の実施の形態として、図面を参照しつつ説明する。
図１は本実施の形態１に係る画像表示装置Ａの概略構成図である。この画像表示装置Ａは、発光体１０と、放物面鏡１１と、アナモフィックレンズ１３、１４と、補助レンズ１５と、円形状の回転型色フィルタ１６と、リレーレンズ系２１と、液晶パネル２２と、を備えている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
画像表示装置ＡをデジタルＴＶ用途のワイド画面に対応させたものとした場合、デジタルＴＶ用ワイド画面では正方形の画素を水平方向に８５４個、垂直方向に４８０個配列してあるので、液晶パネル２２の表示領域のアスペクト比（水平方向の長さと垂直方向の長さの比）は、１６：９とすればよい。そして画像表示装置Ａは、リレーレンズ系２１の作用により、照明スポット１７と液晶パネル２２の表示領域とをおよそ共役の関係としているので、照明スポット１７は、液晶パネル２２の表示領域の形状に合わせて１６：９アスペクト比の矩形形状にする。そして、画像表示装置Ａでは曲率方向の直交する２つのアナモフィックレンズ１３、１４を用いて、これらのレンズに入射する光を適切に収束させることで、照明スポット１７を１６：９のアスペクト比を有する矩形形状にしている。そして回転型色フィルタ１６は、図２に示すように、その回転する円周方向（接線方向）と、形成される矩形の照明スポット１７の短辺（ｘ）方向とが同じ方向になるように配置する。このようにすれば、円形の照明スポットを形成する場合、矩形の照明スポットを形成してその短辺方向と円周方向を一致させる場合、色フィルタの接合部に照明スポットが当たる時間を短く出来るので、液晶パネル２２の時間開口率を高くする。つまり、矩形の照明スポット１７の短辺（ｘ）が短かければ、表示素子における色の切り替え時の休止期間を相対的に短くできるので、液晶パネル２２の時間開口率を高くできる、ということである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
（実施の形態２）
次に、本発明の請求項２及び請求項３に対応する画像表示装置Ｂを第２の実施の形態として図面を参照しつつ説明する。
図４は画像表示装置Ｂの概略構成図であるが、図１に示した画像表示装置Ａと同一の部材については同一の番号を附し、その説明については省略する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
（実施の形態３）
次に、本発明の請求項５に対応する画像表示装置Ｃを第３の実施の形態として説明する。
この画像表示装置Ｃでは、放物面鏡から照明スポットに至る光路に、３つのレンズ群が備えられている。つまり、第１レンズ群により光束を収斂させ発光体の実像を形成する。次に、形成された実像の近傍に第２レンズ群を備えて照明スポットを形成する。この場合、第２レンズ群の主平面が射出瞳に相当する。そして第３レンズ群を照明スポットの近傍に配置して、テレセントリック照明としている。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
（実施の形態４）
次に、第１の実施の形態において説明した画像表示装置Ａを用いてなる本発明の請求項６に対応する投写型画像表示装置を第４の実施の形態として説明する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
（実施の形態５）
次に、第２の実施の形態で説明した画像表示装置Ｂを用いてなる本発明の請求項６に対応する投写型画像表示装置Ｅを、第５の実施の形態として図１４を参照しつつ説明する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
本発明の請求項２に記載の画像表示装置、及び請求項６に記載の投写型画像表示装置では、照明スポットを光学インテグレータ素子を用いて形成するので、明るさの均一性の高い照明スポットを形成でき、照射角を平均化できる。従って、最大照射角を抑制でき、色純度と効率の高い色順次照明を実現できる。また、矩形の照明スポットの短辺方向と回転型色フィルタの円周方向とを一致させるので、より効率の高い、明るい画像表示を可能とする装置を実現する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
本発明の請求項４に記載の画像表示装置、及び請求項６に記載の投写型画像表示装置では、照明スポットを形成する射出瞳上に、発光体の実像を形成するようにしたので、発光体の実像の大きさに依らず、照明スポットの大きさを一定にできるので、常に高い時間開口率を実現すると共に、混色の発生を防止できる。また、矩形の照明スポットの短辺方向と回転型色フィルタの円周方向とを一致させるので、より効率の高い、明るい画像表示を可能とする装置を実現する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
本発明の請求項５に記載の画像表示装置、及び請求項６に記載の投写型画像表示装置では、第２照明系を入力部収束レンズと、出力部収束レンズと、中央部収束レンズと、で構成したので、照明スポットと空間光変調素子の表示領域とを共役の関係とすることが出来る。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
本発明の請求項３に記載の画像表示装置、及び請求項６に記載の投写型画像表示装置では、第１照明系を、第１レンズアレイと、第２レンズアレイと、で構成したので、照明スポットの大きさを一定にするのみならず、明るさの均一性も非常に高いものとすることが出来る。